吳堡長(zhǎng)8地區(qū)三維可視化地質(zhì)模型的建立

張 力，郭 郡王 麗，趙 明，郁林軍，唐棟梁

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/國(guó)家大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069;2.長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000;3.長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西 西安 710018)

在運(yùn)用Petrel軟件建模原則的基礎(chǔ)上，加入地質(zhì)師的手繪砂體展布圖及屬性圖件，遵循相控建模的思想建立吳堡地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的三維可視化地質(zhì)模型，使儲(chǔ)層地質(zhì)建模與研究區(qū)實(shí)際儲(chǔ)存更為接近，更好的模擬地下地質(zhì)儲(chǔ)層的實(shí)際屬性及油水分布特征，為后續(xù)油藏模擬提供相對(duì)精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型。

1 構(gòu)造特征及構(gòu)造模型的建立

1.1 等時(shí)地層格架的建立

吳堡地區(qū)長(zhǎng)8頂部廣泛分布一套厚約5 m左右的深灰色暗色泥巖，其巖性、電性特征明顯，易于識(shí)別，作為此次研究區(qū)劃分長(zhǎng)8層段的主要標(biāo)志層。以此基礎(chǔ)對(duì)本區(qū)124口井進(jìn)行了各小層的劃分。由此確立全區(qū)砂層組及其單砂體小層的合理對(duì)比關(guān)系和小層儲(chǔ)層格架，將長(zhǎng)8油層組分為長(zhǎng)821和長(zhǎng)8112個(gè)砂層組。在研究區(qū)內(nèi)精選了5條平行于河道方向、4條垂直于河道方向，共計(jì)9條骨架剖面，在完成骨架剖面等時(shí)地層格架后，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)井與骨架剖面對(duì)全區(qū)進(jìn)行層位閉合，建立完整地層等時(shí)格架。

1.2 構(gòu)造特征

吳堡地區(qū)主體處在近東西向的鼻狀隆起上，隆起幅度較大，在此背景下又可細(xì)分為小型的鼻狀隆起帶，這些鼻狀隆起的構(gòu)造帶在長(zhǎng)82到長(zhǎng)81具有很明顯的繼承性，且對(duì)吳堡地區(qū)油氣富集有一定的影響。

1.3 構(gòu)造模型的建立

構(gòu)造模型的建立是整個(gè)三維地質(zhì)模型的基礎(chǔ)，只有建立三維地層骨架后才可以建立沉積相模型和各種屬性模型，最終完成三維地質(zhì)模型。構(gòu)造模型可以反映出儲(chǔ)層模型在三維空間展布形態(tài)和各層面空間分布輪廓，構(gòu)造模型的建立采用點(diǎn)-面-體的建模步驟，即是通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造面的控制，建立井模型-層模型-三維構(gòu)造模型的過(guò)程。

本次建模采用124口井的資料，首先利用頂面構(gòu)造數(shù)據(jù)結(jié)合井點(diǎn)資料創(chuàng)建地面構(gòu)造圖，然后利用平面構(gòu)造圖對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，再通過(guò)分層數(shù)據(jù)創(chuàng)建地層模型。即建立儲(chǔ)層的空間格架并進(jìn)行三維網(wǎng)格化，將每口井中的每個(gè)地質(zhì)單元通過(guò)井間等時(shí)對(duì)比連接起來(lái);最后是建立構(gòu)造模型，使其形成一個(gè)三維實(shí)體(見圖1)。

圖1 吳堡長(zhǎng)812頂面手工構(gòu)造圖與構(gòu)造模型對(duì)比

2 沉積相特征及沉積相模型的建立

2.1 物源方向及沉積相類型

三角洲前緣是三角洲沉積的主體部分，是三角洲分流河道進(jìn)入湖盆內(nèi)的水下沉積，其處于河口以下的濱淺水緩坡帶，是河湖共同作用地帶，是砂層集中的發(fā)育區(qū)。本區(qū)屬于三角洲前緣亞相，可細(xì)分為水下分流河道、河口壩、分流間灣以及前緣席狀砂四個(gè)微相。

2.2 沉積相展布特征及演化

研究區(qū)長(zhǎng)8沉積形成于三角洲前緣亞相，該期研究區(qū)共發(fā)育4條自北東向南西方向的寬闊大型河流和2條北東向南西向小型河流，在中部水下分流河道不斷分流、匯合，呈片狀分布，水下分流河道河口處發(fā)育河口壩沉積。

2.3 沉積相模型的建立

研究區(qū)儲(chǔ)層及流體的性質(zhì)主要受沉積微相的控制，如孔、滲的空間分布，砂體展布特征及其形態(tài)，隔夾層的分布特征，不同砂體之間的連通性等等。因此對(duì)沉積微相空間分布的建模就成為本次儲(chǔ)層地質(zhì)建模的基礎(chǔ)和核心，各種屬性模型的建立也都要受沉積相的控制。我們首先應(yīng)用平面沉積相控制離散數(shù)據(jù)，再結(jié)合砂泥巖性曲線隨機(jī)模型建立砂體結(jié)構(gòu)模型，即沉積微相模型，再應(yīng)用連續(xù)隨機(jī)模型通過(guò)相控建模建立儲(chǔ)層屬性模型。

沉積相模型可以相對(duì)真實(shí)地反映出儲(chǔ)層的沉積環(huán)境，是儲(chǔ)層建模一種重要的三維模型。因?yàn)樵诙鯛柖嗨沟貐^(qū)，沉積環(huán)境即沉積相的展布是重要的油氣控制因素。不同類型的沉積相發(fā)育不同的儲(chǔ)集體類型，形態(tài)和規(guī)模，甚至有不同的成巖作用。并且在接下來(lái)的屬性模型建立時(shí)，相模型是其控制條件，即為相約束。建立本區(qū)精確的三維沉積相模型不但是此次建模的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而且還是后面儲(chǔ)層參數(shù)建模的約束條件，因此采用精準(zhǔn)的相控建模來(lái)建立沉積相模型。

分析離散變量的特征分布函數(shù):在隨機(jī)模擬中(如序貫指示模擬)，由井控?cái)?shù)據(jù)(硬數(shù)據(jù))建立的各巖相分布函數(shù)(如垂向比例曲線和指示變差函數(shù))表征單個(gè)巖相的縱向與橫向展布情況以及它們之間的相互關(guān)系。因此分析相分布函數(shù)是隨機(jī)模擬的關(guān)鍵。砂泥巖相模擬采用序貫指示模擬方法，該算法需要給出被模擬變量的分布函數(shù)、條件概率即可用于模擬的趨勢(shì)。

通過(guò)上述方法，進(jìn)行相建模時(shí)，主要通過(guò)平面砂體展布圖來(lái)控制模擬砂體的有效范圍，再利用變差函數(shù)作為約束條件來(lái)建立相模型。首先設(shè)定主方向的參數(shù)，包括帶寬，步長(zhǎng)等，然后設(shè)置次方向的參數(shù)。模擬可以產(chǎn)生多個(gè)實(shí)現(xiàn)，多個(gè)實(shí)現(xiàn)可以用來(lái)對(duì)儲(chǔ)層沉積微相分布的不確定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，在后續(xù)物性參數(shù)建模中，通常選用一個(gè)為最合理的沉積微相，實(shí)現(xiàn)對(duì)物性模擬的控制。

3 屬性模型的建立

儲(chǔ)集層三維建模的最終目的是建立能夠反映地下孔隙度、滲透率、有效儲(chǔ)集層空間分布的參數(shù)模型。地下儲(chǔ)集層物性分布具有非均質(zhì)性與各向異性，因此，應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和隨機(jī)過(guò)程的相控隨機(jī)模擬方法，是定量描述儲(chǔ)集層物性空間分布的最佳選擇。

圖2 吳堡長(zhǎng)8 12孔隙度模型

3.1 變差函數(shù)擬合

相控隨機(jī)模擬的關(guān)鍵是統(tǒng)計(jì)各沉積微相中儲(chǔ)集層物性的分布特征。用區(qū)域化變量的空間變差函數(shù)來(lái)描述儲(chǔ)集層滲透率、孔隙度等參數(shù)的空間分布特征，擬合理論變差模型的各項(xiàng)參數(shù)。在實(shí)際建模過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)特征評(píng)估變差函數(shù)的各項(xiàng)參數(shù)，如根據(jù)河道發(fā)育的方位、延伸長(zhǎng)度、河道寬度、縱向沉積單元厚度來(lái)確定主方向、主次變程。由于在縱向上有逐點(diǎn)解釋的物性數(shù)據(jù)，因而從實(shí)際資料中能夠計(jì)算和擬合得出變程、基臺(tái)值，得到儲(chǔ)集層縱向上物性分布的結(jié)構(gòu)特征。

圖3 吳堡長(zhǎng)8 12滲透率模型

圖4 吳堡長(zhǎng)8 12含水飽和度模型

圖5 吳堡長(zhǎng)8 12凈毛比模型

3.2 孔隙度、飽和度、滲透率模型建立

分不同小層、不同微相分別進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在數(shù)據(jù)分析及得到的變差函數(shù)模型基礎(chǔ)上，以沉積微相為控制，進(jìn)行孔隙度、滲透率、含水飽和度模擬。本次所建立的三維地質(zhì)屬性模型包括:孔隙度模型，滲透率模型，含水飽和度模型和凈毛比模型(見圖2-圖5)。在利用PETREL軟件進(jìn)行相控建模前，對(duì)每個(gè)屬性進(jìn)行相應(yīng)高斯變換，采用對(duì)離散化得測(cè)井解釋數(shù)據(jù)進(jìn)行以變差函數(shù)為工具的克里金插值處理，應(yīng)用井間統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算相應(yīng)層段屬性特征值，使建模過(guò)程在特征值條件下進(jìn)行。這樣的操作旨在表征油藏 特征參數(shù)的空間變化規(guī)律，盡可能地識(shí)別對(duì)油藏性質(zhì)具有較大影響的地質(zhì)特征。屬性三維地質(zhì)建模能形象、直觀地將儲(chǔ)層在三維空間的展布和組合關(guān)系表達(dá)出來(lái)，揭示儲(chǔ)層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及屬性參數(shù)的分布特征和變化。

4 結(jié)語(yǔ)

準(zhǔn)確真實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是三維可視化精細(xì)地質(zhì)建模保障。通過(guò)精準(zhǔn)的構(gòu)造模型、巖相模型以及屬性模型，能夠盡可能真實(shí)的反映地層的實(shí)際油藏儲(chǔ)層特征，實(shí)現(xiàn)地下油藏的動(dòng)態(tài)三維可視化，為更好的了解油藏特征并提出更為可行的開發(fā)方案提供依據(jù)。建立準(zhǔn)確的三維地質(zhì)模型，對(duì)地下斷層、裂縫、砂體連通性、以及泥質(zhì)夾層等的精確刻畫，更是油藏工程數(shù)值模擬的關(guān)鍵?？傊⒕_地三維地質(zhì)模型是油藏儲(chǔ)層精細(xì)描述的核心。

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